ДЕРЖАВНЕ ТА ПУБЛІЧНЕ АДМІНІСТРУВАННЯ ДЛЯ ПОШУКУ ЕФЕКТИВНИХ СПОСОБІВ АКУМУЛЮВАННЯ ЕНЕРГІЇ - Scientific conference
Main page
UA RU EN

Congratulation from Internet Conference!

Hello

Рік заснування видання - 2014

ДЕРЖАВНЕ ТА ПУБЛІЧНЕ АДМІНІСТРУВАННЯ ДЛЯ ПОШУКУ ЕФЕКТИВНИХ СПОСОБІВ АКУМУЛЮВАННЯ ЕНЕРГІЇ

26.07.2022 12:05

[1. Economic sciences]

Author: Нагорнюк Оксана Петрівна, кандидат економічних наук, доцент кафедри економіки та публічного управління факультету управління фінансами та бізнесу, Львівський національний університет імені Івана Франка


Виробництво та використання електроенергії завжди було пріоритетним та ще в більшій мірі тепер, коли відбувається обмеження доступу до таких енергетичних ресурсів як вугілля, нафта та газ. Науковці всього світу активно шукають різноманітні способи не лише  економії енергії, але й  її накопичення, зберігання та акумулювання, щоб у разі потреби можна було б її використати. Суть проблеми в тому. що при стабільному виробництві електричної енергії її споживання  досить нерівномірне. Не можна уникнути добових та сезонних коливань використання електричної енергії. Добре відомо, що максимальне навантаження споживання  відбувається в денний період доби та взимку, в інший час і період є невикористане перевиробництво енергії та даремні втрати енергоресурсів Тобто відбувається або нестача електроенергії, або її перепродукція. Звичайно, у разі перепродукції енергії можна зупиняти окремі енергоблоки, але  повторний їх запуск вимагає значних перевитрат сировини. Тому у разі перевиробництва електроенергії більш раціональним і економічно вигідним є її накопичення та зберігання. Це стосується і відновлювальних джерел енергії, робота яких в значній мірі залежить від клімату та погодних умов.  

Ефективність технологій акумулювання енергії оцінюється за значенням ККД, що  визначається як відношенням корисно використаної енергії до сумарної кількості акумульованої енергії. Зокрема, оцінки ефективності накопичувачів енергії  прийнято проводити у порівнянні з двигуном зовнішнього згоряння (ДЗЗ), у якого  ККД становить приблизно 23%. За офіційними даними, всі системи зберігання енергії демонструють показники ККД значно вищі, ніж у ДЗЗ. 

На даний час відомо 6 способів зберігання і накопичення енергії [1]. Оцінимо їх ефективність та можливість  використання стосовно наших умов.

1.Літій-іонні акумулятори. Це найсучасніший вид акумуляції енергії. Їх ККД біля 90%. Зберігання енергії в літій-іонних батареях вважається одним із найефективніших. Але це до певного часу, поки акумулятор не почне інтенсивно втрачати працездатність. Перевагами цього способу  є мобільність, швидкий монтаж, практично миттєва видача накопиченої енергії у мережу (десяті секунди). Мінуси: висока вартість, деградація та відсутність способів утилізації акумуляторів. Основна проблема літій-іонних систем - деградація (втрата ємності). Ступінь деградації залежить від інтенсивності використання акумулятора - наскільки часто він працював у пікові навантаження, як часто він розряджався до нуля.  В середньому через десять років ємність акумулятора знижується до економічно невигідних рівня використання.  Вартість літій-іонних батарей оцінюється в $213 – $640 за кВт•год. 

2. Водневі накопичувачі. Суть цієї технології полягає в тому, що надлишкова електроенергія використовується для виробництва водню шляхом електролізу. Далі водень можна перетворювати на метан, якщо є джерело вуглецю. Газ зберігається у спеціальних резервуарах і вивільняється за необхідності.  ККД для таких систем – близько 50%. Тепер проводять удосконалення у сфері високотемпературного електролізу та метанування, тому ефективність цього способу вже перевищує 75%. Технологія виробництва водню є найбільш ефективною для довгострокового зберігання енергії, але для добових циклів такий спосіб малоефективний, надто дорогий і трудомісткий. 

3.Гідроакумуляція. Станції гідроакумулювання - це перевірена десятиліттями і єдина технологія акумуляції, яка вже використовується в Україні. Їх максимальний ККД  близько 0,75.  Переваги: недороге зберігання, можливість досягнення великих потужностей. Недоліки: дороге та тривале будівництво, необхідність відповідного ландшафту, не всюди є наявність річок та можливість створення водосховищ. 

4. Гравітаційні системи збереження енергії. Їх принцип роботи ґрунтується на гравітації. Плюси: швидкість будівництва та відносна дешевизна. Недоліки: нова технологія з недоведеною ефективністю. Принцип дії ґрунтується на тому, що надлишок електроенергії застосовується для підняття масивних об’єктів на певну висоту, що потім, опускаючись вниз, приводять в дію електрогенератори. Для прикладу, це можуть бути, вагони транспортовані на вершину гори. Кожен із вагонів оснащений генератором на 2 МВт, при підйомі він працює як електромотор, а на спуску віддає енергію в мережу. ККД усієї системи оцінюється в 80 - 86%. Різниця у висоті між точками становить 900 м (це дуже великий перепад висот, у більшості ГАЕС такого немає), довжина колій, якими рухаються вагони, 8 км. На піку система видає до 50 МВт потужності. Це близько 1,5 МВт із кожного з 32 вагонів (з урахуванням усіх втрат). Однак, цю технологію можна реалізувати лише в гірській місцевості.

5.Термальні накопичувачі енергії. Цей спосіб підходить тільки для сезонного зберігання енергії. Суть способу полягає в тому, що надмірна енергія, перетворюється на тепло, нагріваючи каміння (до 600 °C), що захищене ізольованим покриттям. Коли виникає необхідність додаткової електрики, парова турбіна перетворює теплову енергію назад в електрику. Сам проект недорогий в організації, але й ефективність його теж поки що невисока. Планується, що сховище зможе вміщувати близько 36 МВт-год енергії в контейнері з близько 2000 куб. м скельної породи. За допомогою бойлера накопичене тепло генеруватиме стільки пари, що компактна парова турбіна Siemens може виробляти до 1,5 мегават електроенергії до 24 годин на добу. На ранніх етапах розробки ККД кам'яного сховища становитиме близько 25%. У майбутньому концепція має потенціал ефективності близько 50%. 

6. Акумуляція енергії стисненого повітря. При поза піковому споживанні електроенергія використовується для стиснення повітря в підземній шахті чи соляній печері за допомогою компресора, а коли споживання електроенергії досягає піку, повітря випускається, запускаючи в дію повітряну турбіну для вироблення електроенергії. Недавно така електростанція була створена в Китаї [2], вона акумулює енергію стисненого повітря на базі соляної печери. Зокрема, Інформаційне агентство Сіньхуа повідомляє, що цей факт знаменує собою значний прогрес Китаю в галузі дослідження та застосування нових технологій зберігання енергії.  

Останній спосіб акумулювання енергії є найбільш ефективним, зокрема для Львівщини, де розташовані 14 вугільних і соляних на шахт, 11 з яких недіючі [3]. Дві з них пропонується використати як об’єкт туризму та промислового виробництва, а всі інші не задіяні. Технологія  наповнення шахт відпрацьована, оскільки в цьому регіоні знаходиться найбільше в Європі  газосховище [4]. Цей спосіб акумулювання енергії безкоштовного стисненого повітря може сприяти створенню не лише енергосистеми нового типу, а й сприяти охороні навколишнього середовища як нове джерело енергії без викидів вуглекислого газу. Для реалізації цього проекту потрібно застосування кластерного управління, що поєднує господарські публічні структури, державну та місцеву владу, компетентних  осіб, спеціалістів з даної галузі та залучення інвестицій. 

Література:

1. Способи зберігання енергії [Електронний ресурс]. https://ukranews.com/news/859598-kitaj-podklyuchil-pervuyu-elektrostantsiyu-dlya-hraneniya-energii-szhatogo-vozduha-v-solyanoj

2. Китай підключив першу електростанцію на стиснутому повітрі [Електронний ресурс].  https://ukranews.com/news/859598-kitaj-podklyuchil-pervuyu-elektrostantsiyu-dlya-hraneniya-energii-szhatogo-vozduha-v-solyanoj

3. Шахти Львівщини [Електронний ресурс]. https://varianty.lviv.ua/81313-shakhty-lvivshchyny-peretvoriat-v-obiekty-turyzmu-i-promyslovosti

4. Газосховища Львівщини [Електронний ресурс]. https://suspilne.media/160834-dla-potreb-usiei-kraini-ak-u-shovisah-na-lvivsini-zberigaut-gaz/



Creative Commons Attribution Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License
допомога Знайшли помилку? Виділіть помилковий текст мишкою і натисніть Ctrl + Enter

Another articles in this section

Сonferences

Conference 2024

Conference 2023

Conference 2022

Conference 2021

Conference 2020

Conference 2019

Conference 2018

Conference 2017

Conference 2016

Conference 2015

Conference 2014

:: LEX-LINE :: Юридична лінія

Міжнародна інтернет-конференція з економіки, інформаційних систем і технологій, психології та педагогіки

Наукові конференції

Економіко-правові дискусії. Спільнота